專利名稱：模塊分離設(shè)備的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及用于分離氣流的模塊分離設(shè)備，該氣流從一個(gè)模塊進(jìn)入通過(guò)一個(gè)或多個(gè)共用集管(header)連接到一起的一個(gè)或多個(gè)其它的模塊。更具體而言，本發(fā)明涉及用于離子傳輸膜(ITM)模塊的分離設(shè)備，該模塊專門(mén)設(shè)計(jì)用于從含氧氣體(例如空氣)中產(chǎn)生純化氧或者用于產(chǎn)生合成氣體(本文經(jīng)常稱之為“合成氣”)。
使用(ITM)模塊從含氧氣體分離氧氣或生產(chǎn)合成氣在現(xiàn)有技術(shù)中已廣為人知。公開(kāi)ITM氧氣模塊的代表性專利是已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)受讓人的Taylor等的美國(guó)專利5681373。本文將Taylor等的US5681373專利通過(guò)參考全文引入。
公開(kāi)ITM合成氣模塊的代表性專利申請(qǐng)是已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)受讓人的Carolan等的公開(kāi)號(hào)為US20040186018的申請(qǐng)。本文將Carolan等的US20040186018申請(qǐng)通過(guò)參考全文引入。
ITM氧氣和合成氣模塊通常是在高溫下操作的陶瓷膜件。這些膜件在膜件一側(cè)上的工藝氣體的操作壓力高于在膜件相對(duì)側(cè)上的工藝氣體。在共同的結(jié)構(gòu)中，許多膜件模塊在模塊低壓氣體側(cè)上的共用集管上串聯(lián)且并聯(lián)集合到一起。
在用于從含氧氣體分離氧氣的ITM氧氣模塊中，該含氧氣體在壓力下被引導(dǎo)通過(guò)模塊通道以與組成該模塊的多個(gè)膜件的致密混和傳導(dǎo)氧化物層接觸。通過(guò)在各種膜件的致密混和傳導(dǎo)氧化物層的相對(duì)側(cè)上產(chǎn)生氧氣分壓的差異，提供將氧氣從含氧氣體中分離的驅(qū)動(dòng)力，并且從氣體除去的氧氣隨后被引導(dǎo)出產(chǎn)品集管，該集管通常與多個(gè)ITM模塊相連。
當(dāng)ITM模塊用于產(chǎn)生合成氣時(shí)，該模塊通常被加熱到700-900℃范圍內(nèi)的溫度，與ITM合成氣模塊相連的導(dǎo)管內(nèi)空氣的工藝溫度通常處于相同的操作溫度。在合成氣的生產(chǎn)中，原料(其通常包括輕質(zhì)烴例如甲烷、天然氣、乙烷、或現(xiàn)有技術(shù)已知的其它可得的輕質(zhì)烴混合物)被引入ITM模塊膜件之間的通道。含氧氣體被引入模塊各種膜件的內(nèi)部支撐層內(nèi)，其中氧氣擴(kuò)散通過(guò)各膜件的致密、混和、外部的引導(dǎo)氧化物層，與輕質(zhì)烴接觸以形成合成氣。
若個(gè)別膜件模塊失效，該高壓工藝氣體將通過(guò)裂口或故障處流入低壓工藝氣體。對(duì)于ITM氧氣模塊的情況，這種失效導(dǎo)致擴(kuò)散氧氣的純度損失。對(duì)于ITM合成氣模塊的情況，這種失效導(dǎo)致合成氣與可能是對(duì)產(chǎn)生安全危害的空氣源直接混和。此外，該失效可能導(dǎo)致在背壓下空氣進(jìn)入其它模塊，可能干擾空氣流動(dòng)或分布，并且可能導(dǎo)致產(chǎn)出的合成氣的損失。
根據(jù)以上解釋，不言而喻的是需要一種設(shè)備或系統(tǒng)，其能夠?qū)蝹€(gè)失效的模塊從通過(guò)一個(gè)或多個(gè)共用集管與該失效模塊互連的其余模塊中分離出來(lái)。這種分離設(shè)備或系統(tǒng)必須能夠在處于高溫的工藝容器內(nèi)操作，也必須可靠的，并且最優(yōu)選設(shè)計(jì)便宜。用于與ITM模塊連接的關(guān)閉或分離閥門(mén)在現(xiàn)有技術(shù)中是已知的。這些閥門(mén)需要關(guān)閉閥門(mén)的制動(dòng)器，并且通常制動(dòng)器是氣動(dòng)或電磁螺線管，通過(guò)過(guò)壓信號(hào)引發(fā)。這些制動(dòng)器并非設(shè)計(jì)用于ITM反應(yīng)器容器內(nèi)部的高溫維護(hù)。此外，更低成本的設(shè)備是有利的。在此方面，從成本和可靠性觀點(diǎn)來(lái)看，認(rèn)為純機(jī)械制動(dòng)器優(yōu)于氣動(dòng)或電磁螺線管的使用。
模塊分離設(shè)備或系統(tǒng)的使用將保持產(chǎn)品純度，也允許了ITM氧氣或合成氣反應(yīng)器在個(gè)別模塊失效的時(shí)候繼續(xù)操作，而不會(huì)危害產(chǎn)品純度、安全度或可操作性。
本發(fā)明針對(duì)的問(wèn)題涉及當(dāng)氣體壓力超出預(yù)定值時(shí)，停止由失效ITM模塊產(chǎn)生的氣流。該設(shè)備，包括其任何制動(dòng)器，必須能夠在高溫下操作，且必須可靠地允許氣體在正常操作期間以可接受的限制量流經(jīng)該設(shè)備。
采用對(duì)應(yīng)于來(lái)自壓力傳感器過(guò)壓信號(hào)的制動(dòng)閥的常規(guī)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的功能，但是設(shè)備的復(fù)雜性大為增加。各模塊需要單獨(dú)的壓力傳感器來(lái)檢測(cè)增壓的存在。而且，各模塊還需要制動(dòng)閥。這會(huì)包括安排氣動(dòng)管線至各氣動(dòng)制動(dòng)器或者安排電源至各電動(dòng)制動(dòng)器。還將需要執(zhí)行各制動(dòng)閥的邏輯控制的硬件。對(duì)于ITM反應(yīng)器而言，例如在本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中采用的那些，管線和設(shè)備的數(shù)量和復(fù)雜性是顯著的。
美國(guó)專利6131599公開(kāi)了由安全隔膜(rupture disk)控制的機(jī)械式制動(dòng)卸壓閥門(mén)組件。在‘599專利的附圖5中闡述的實(shí)施方案中，通過(guò)壓力響應(yīng)活塞212的過(guò)壓降使制動(dòng)桿216穿過(guò)安全隔膜204，從而關(guān)閉了入口188和出190之間的流動(dòng)。應(yīng)當(dāng)指出，在‘599專利的附圖5實(shí)施方案中的安全隔膜并未與工藝流體連通。換言之，工藝流體從入口流到出口，沒(méi)有以任何方式將氣流或壓力直接地施加到安全隔膜表面上。鑒于‘599專利中的設(shè)備通過(guò)活塞的壓差進(jìn)行工作的這一事實(shí)，則其僅對(duì)通過(guò)設(shè)備的多余流動(dòng)敏感。換言之，其并不檢測(cè)設(shè)備中升高的壓力，除非壓力伴隨著增加的氣流。設(shè)備的壓差是設(shè)備操作條件例如工作流體組成、流體速率、流體粘度和流體密度的函數(shù)。因此改變?cè)O(shè)備操作條件就改變了設(shè)備壓差，從而改變了為關(guān)閉氣流安全隔膜破裂時(shí)的流速。這是應(yīng)當(dāng)避免的局限，并且該局限在本發(fā)明的設(shè)備中并不存在。下文將指出，本發(fā)明的分離設(shè)備實(shí)際上在給定的安全隔膜過(guò)壓、甚至在沒(méi)有顯著流動(dòng)例如當(dāng)設(shè)備入口和出口被分離時(shí)關(guān)閉氣流。
在‘599專利的附圖5公開(kāi)的設(shè)備中的另一缺陷是其僅被設(shè)計(jì)用來(lái)通過(guò)機(jī)架外側(cè)上的制動(dòng)器機(jī)件和閥座進(jìn)行操作。這種設(shè)備不能對(duì)ITM合成氣模塊的空氣入口工作。當(dāng)ITM合成氣模塊失效時(shí)，出口管上的流動(dòng)將增加，但是入口管上的流動(dòng)將停止或反轉(zhuǎn)，這是由于該模塊中相對(duì)于進(jìn)料空氣壓力更高?！?99專利的附圖5公開(kāi)的設(shè)備中流動(dòng)的反轉(zhuǎn)將強(qiáng)迫閥門(mén)212保持開(kāi)放，并且還會(huì)給安全隔膜施加任何作用力。本發(fā)明能夠采用位于正常流動(dòng)方向的入口或出口側(cè)上的閥座，從而使得本發(fā)明的設(shè)計(jì)更加多樣化。
Taylor的US5067511公開(kāi)了高壓流體緊急關(guān)閉閥門(mén)。該’511專利的附圖3公開(kāi)了根據(jù)該專利教導(dǎo)的典型閥門(mén)的橫截面。具體而言，在入口18的壓力被傳輸通過(guò)閥軸44至軸彎曲銷(buckling pin)14。若壓力足夠高，銷14彎曲從而使得閥門(mén)活塞47座落于閥座38內(nèi)，停止入口端18和出口端24之間的流體流動(dòng)。對(duì)于沿閥軸44傳輸?shù)膲毫?，提供滑?dòng)式密封裝置48來(lái)維持軸兩端之間的壓差?！?11專利中公開(kāi)的彎曲銷的用途與本發(fā)明設(shè)備中安全隔膜的用途有本質(zhì)上的不同。而且，‘511專利公開(kāi)的結(jié)構(gòu)中滑動(dòng)式密封裝置48的所需用途使得這種布置不適用于高溫應(yīng)用，而這是本發(fā)明設(shè)備的優(yōu)選應(yīng)用。
Huff的美國(guó)專利4240458公開(kāi)了一種過(guò)壓關(guān)閉閥門(mén)。該‘458專利的附圖2和3顯示了根據(jù)該專利教導(dǎo)的典型閥門(mén)的橫截面。空間20中的過(guò)壓引起隔膜片24，其為雙穩(wěn)態(tài)突動(dòng)隔膜，咬合到其它穩(wěn)定位置。在附圖中，其將閥軸64向上移動(dòng)從而移動(dòng)O形環(huán)76與密封表面18密封接合(engaging)從而關(guān)閉了設(shè)備的入口14和出口16之間的流動(dòng)。該’458專利中公開(kāi)的設(shè)計(jì)的原理性缺點(diǎn)在于該雙穩(wěn)態(tài)突動(dòng)隔膜運(yùn)動(dòng)的范圍小，受到隔膜雙穩(wěn)態(tài)位置的限制。這導(dǎo)致了閥門(mén)運(yùn)動(dòng)范圍有限，且從而閥門(mén)在其充分開(kāi)放位置內(nèi)僅有限開(kāi)放。此外，O形環(huán)的任何磨損均不能通過(guò)閥軸64的額外軸運(yùn)動(dòng)得到補(bǔ)償。本發(fā)明的模塊分離設(shè)備中采用的分離閥門(mén)不具有這些不需要的、運(yùn)動(dòng)范圍限制。
Westman的美國(guó)專利5810057，已轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)的同一受讓人，公開(kāi)了一種壓力容器填充保護(hù)設(shè)備，由該專利的附

圖1所示的滑動(dòng)活塞28組成。端口58與容器的頂部空間流體連通，也具有安全隔膜90。端口56與容器的頂部空間流體連通。在容器的頂部空間過(guò)壓的情形下，安全隔膜90失效，給活塞以上的空間降壓且從而產(chǎn)生對(duì)銷40的施加力從而引起該銷失效。這導(dǎo)致該活塞向上滑動(dòng)從而關(guān)閉端口22和24之間的流體連通。該‘057專利中公開(kāi)的系統(tǒng)需要使用活塞型閥門(mén)，其要求可能不適于在高溫條件下使用的滑動(dòng)式密封裝置。正如早前指出的那樣，本發(fā)明的模塊分離設(shè)備最理想的用途就是連接在高溫條件下操作的ITM模塊。
Brazier等的美國(guó)專利6484742公開(kāi)了一種壓力傳動(dòng)關(guān)閉閥，如附圖11所述。多余的高壓將被傳輸通過(guò)軸308，引起銷216彎曲。隨著銷216的彎曲，閥塞314倚靠閥座316以停止流體流動(dòng)。為產(chǎn)生足以移動(dòng)該閥軸308的壓差，當(dāng)其通過(guò)閥體302時(shí)該軸周圍需要良好的壓力密封。非常理想的情況是設(shè)計(jì)出在閥軸周圍不需要使用任何密封的系統(tǒng)，尤其是意圖用于高溫應(yīng)用的系統(tǒng)。對(duì)于高溫操作，‘742專利中公開(kāi)的閥和軸需要小心構(gòu)造以預(yù)防其彼此形成粘合。備選地，密封區(qū)域必須與任何熱工藝流體小心地隔離以預(yù)防該區(qū)域太熱。同樣，與本發(fā)明不同的是(根據(jù)以下討論，將變得顯而易見(jiàn))需要彎曲的銷并未直接處于通過(guò)該筒式組件的流動(dòng)通路中。
發(fā)明概要根據(jù)本發(fā)明的氣流分離設(shè)備或系統(tǒng)分離從一個(gè)模塊進(jìn)入通過(guò)一個(gè)或多個(gè)共用集管(common header)連接到那一個(gè)模塊的一個(gè)或多個(gè)其它模塊的氣流。這些氣流分離設(shè)備或系統(tǒng)包括入口通道和出口通道，入口通道適于與來(lái)自模塊之一的出口連接以接收來(lái)自該處的氣流。出口通道連接用于接收來(lái)自該模塊的氣流的入口通道，并且將氣體引導(dǎo)出該分離設(shè)備，優(yōu)選進(jìn)入適于與分離設(shè)備連接用于其它模塊的出口集管。任選地，可提供限流孔，當(dāng)氣體進(jìn)入出口集管時(shí)需要通過(guò)該限流孔以減少集管中的氣壓。當(dāng)分離設(shè)備中的氣壓超過(guò)預(yù)定水平時(shí)，閥門(mén)系統(tǒng)可以從開(kāi)放條件移動(dòng)到關(guān)閉條件以阻止從入口通道至出口通道的氣流。
根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施方案的閥門(mén)系統(tǒng)采用安全隔膜、閥座和閥桿。安全隔膜具有第一表面和第二表面，第一表面與模塊出口流體連通，同時(shí)出口的位置與機(jī)架入口通道流體連通，且閥門(mén)系統(tǒng)處于開(kāi)放條件以允許氣體從分離設(shè)備的入口通道流到出口通道。在閥門(mén)系統(tǒng)的該開(kāi)放條件下，氣流也沖擊安全隔膜的第一表面以對(duì)其上施加壓力。安全隔膜的第二表面與維持在所需低壓的腔室流體連通，設(shè)計(jì)該安全隔膜以當(dāng)在安全隔膜上確立了預(yù)定壓差時(shí)破裂。閥座位于機(jī)架的入口通道和出口通道之間，并且位于安全隔膜的上游，即作用于安全隔膜的氣流方向的上游。閥系統(tǒng)的閥桿具有相對(duì)的第一和第二端，第一端與安全隔膜的第一表面機(jī)械地連接且第二端與閥部件偶聯(lián)。閥部件與閥座間隔，同時(shí)閥桿第一端與安全隔膜機(jī)械連接以允許氣體從入口通道流入機(jī)架出口通道，且也與安全隔膜的第一表面接合。在通過(guò)安全隔膜的預(yù)定壓差被超過(guò)時(shí)，該隔膜破裂，從而引起閥部件倚靠閥座并且中斷氣體從入口通道流入出口通道以及通過(guò)安全隔膜。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，該閥桿垂直定向，并且閥桿的第一端與安全隔膜的第一表面通過(guò)接合該表面而機(jī)械地連接。由此，隔膜的破裂引起閥桿，包括其相連的閥部件，通過(guò)重力移動(dòng)與閥座接合。此外，使隔膜破裂的氣體流動(dòng)在閥部件上產(chǎn)生了壓降，該壓降有助于閥部件倚靠閥座。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，維持在所需低壓并且與安全隔膜的第二表面連通的腔室保持與出口集管中的低壓產(chǎn)品氣流的流體連通。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，維持在所需低壓并且與安全隔膜的第二表面連通的腔室通過(guò)在該處采用單獨(dú)的低壓氣體而得以保持在該壓力。在此后一實(shí)施方案中，理想的是包括止回閥，其在安全隔膜破裂時(shí)關(guān)閉，從而防止此后一腔室中的低壓氣體進(jìn)入并且污染出口集管內(nèi)的產(chǎn)品氣。
在本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方案中，該模塊是離子傳輸膜件模塊，用于從含氧氣體(例如空氣)分離出氧氣，并且將純化的氧氣引導(dǎo)進(jìn)入分離設(shè)備的入口通道，且隨后穿過(guò)出口通道進(jìn)入出口集管用于后續(xù)收集和使用。
在本發(fā)明的其它優(yōu)選實(shí)施方案中，該模塊是用于產(chǎn)生合成氣的離子傳輸膜件模塊，且該模塊的入口通道與離開(kāi)該模塊的含氧廢氣(spent gas)連通。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，其中該模塊是用于產(chǎn)生合成氣的離子傳輸膜件模塊，提供第二分離設(shè)備來(lái)將含氧氣體(即新鮮氣體(例如空氣)進(jìn)料)導(dǎo)入模塊。用合適的原料如甲烷或其它低級(jí)烴氣體與擴(kuò)散通過(guò)模塊膜件致密層的氧氣接觸，以形成或產(chǎn)生合成氣。ITM合成氣模塊的出口將廢氣(即將氧氣提供給原料之后殘余的氣體)傳輸?shù)降谝环蛛x設(shè)備(即廢氣分離設(shè)備)入口，且該氣體從第一廢氣分離設(shè)備的入口通道引導(dǎo)至該設(shè)備的出口通道，此時(shí)其中的閥門(mén)系統(tǒng)處于開(kāi)放條件。第二或新鮮的氣體分離設(shè)備采用的閥門(mén)系統(tǒng)與廢氣分離設(shè)備中采用的非常相似，并且被設(shè)計(jì)以在模塊失效的情形下關(guān)閉從而防止合成氣返流到新鮮氣體供料中。以相似的方式，廢氣分離設(shè)備中的閥門(mén)系統(tǒng)被設(shè)計(jì)以在ITM模塊失效的情形下關(guān)閉從而防止合成氣與廢氣互混并且被導(dǎo)出該廢氣分離設(shè)備出口通道。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，新鮮氣體分離設(shè)備中的閥門(mén)包括具有第一表面的安全隔膜，在該分離設(shè)備中的閥門(mén)系統(tǒng)處于開(kāi)放條件時(shí)，第一表面與ITM模塊的含氧氣體入口和新鮮氣體分離設(shè)備的新鮮氣體出口通道流體連通。在該后一條件中，來(lái)自離子傳輸膜件模塊的合成氣的任何回流產(chǎn)生的背壓(back-pressure)被直接施加到新鮮氣體分離設(shè)備中的安全隔膜的第一表面。新鮮氣體分離設(shè)備的安全隔膜的第二表面與維持在所需低壓的腔室流體連通，設(shè)計(jì)該安全隔膜使當(dāng)背壓超過(guò)預(yù)定壓力水平時(shí)，即在安全隔膜上壓降超過(guò)預(yù)定水平時(shí)發(fā)生破裂。
在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，新鮮氣體分離設(shè)備中的閥門(mén)組件包括相似于第一或廢氣分離設(shè)備中采用的閥座和閥桿，即，閥桿具有相對(duì)的第一和第二端；第一端與安全隔膜的第一表面機(jī)械地連接，優(yōu)選通過(guò)接合所述第一表面，且第二端偶聯(lián)于閥部件。當(dāng)安全隔膜上的壓差超出預(yù)定值時(shí)，其由來(lái)自失效模塊的合成氣回流產(chǎn)生，則安全隔膜失效，從而通過(guò)重力和由來(lái)自該模塊的合成氣流產(chǎn)生的、由閥部件上的壓降施加到閥部件上的力使得閥部件倚靠閥座。
根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施方案，可在進(jìn)入新鮮氣體分離設(shè)備的新鮮氣體入口通道中以及在廢氣分離設(shè)備的廢氣出口通道中提供限流器(例如限流孔)。當(dāng)采用這些限流器時(shí)，與新鮮氣體入口通道相連的新鮮氣體集管或者與廢氣分離設(shè)備的廢氣出口通道相連的廢氣集管可用作低壓腔室或分別在新鮮氣體和廢氣分離設(shè)備中的安全隔膜的第二表面相連的集管。
若需要的話，在新鮮氣體分離設(shè)備和廢氣分離設(shè)備中安全隔膜的第二側(cè)連通的低壓腔室可與低壓氣體連通，該低壓氣體分別與流入新鮮氣體分離設(shè)備的新鮮氣體和離開(kāi)廢氣分離設(shè)備的廢氣完全隔離。若新鮮氣體進(jìn)料集管并未構(gòu)成與新鮮氣體分離設(shè)備中安全隔膜的第二表面連同的低壓集管，則需要止回閥來(lái)防止進(jìn)料到發(fā)生故障的ITM模塊的新鮮氣體通過(guò)破裂隔膜流入低壓集管中。以相似的方式，若廢氣進(jìn)料集管并未構(gòu)成低壓集管，則在廢氣分離設(shè)備中需要止回閥來(lái)防止來(lái)自廢氣集管的廢氣通過(guò)破裂隔膜流入低壓集管中。
盡管對(duì)于某些應(yīng)用而言，本發(fā)明中閥桿與破裂隔膜機(jī)械連接的實(shí)施方案可以有效工作，但是這種結(jié)構(gòu)具有缺陷。具體而言，隨著氣流從入口通道移動(dòng)到分離設(shè)備的出口通道，該流動(dòng)會(huì)作用于閥門(mén)從而引起接合安全隔膜的閥桿末端倚著該隔膜振動(dòng)。這會(huì)導(dǎo)致安全隔膜的早期破裂，此時(shí)實(shí)際上ITM模塊仍然以正常方式工作。
為解決本發(fā)明上述實(shí)施方案相關(guān)的振動(dòng)問(wèn)題，本發(fā)明備選的，且更加優(yōu)選的實(shí)施方案沒(méi)有將安全隔膜作為閥門(mén)系統(tǒng)的一部分。更合適地，當(dāng)閥門(mén)處于正常的開(kāi)放條件時(shí)，閥桿保持不與安全隔膜接合。具體而言，閥門(mén)系統(tǒng)包括正常將閥門(mén)系統(tǒng)偏壓到開(kāi)放條件的可擠壓部件。該可擠壓部件獨(dú)立于安全隔膜。當(dāng)可擠壓部件被擠壓時(shí)，閥門(mén)系統(tǒng)移動(dòng)到關(guān)閉條件。在這些備選的、優(yōu)選的實(shí)施方案中，當(dāng)閥桿處于開(kāi)放條件時(shí)，閥桿并未與安全隔膜進(jìn)行傳力接合，并且，在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，在任何時(shí)候均不接合安全隔膜。該可擠壓部件被設(shè)計(jì)來(lái)在安全隔膜上的壓差引起安全隔膜失效之后被擠壓。具體而言，在安全隔膜失效(即通過(guò)破裂)之后，從高壓側(cè)到低壓側(cè)通過(guò)安全隔膜的氣流在閥部件上產(chǎn)生壓差，這向下驅(qū)動(dòng)閥部件接合倚靠其相應(yīng)的閥座。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，甚至在閥門(mén)系統(tǒng)的關(guān)閉條件下，該閥桿在破裂之前不破壞安全隔膜占據(jù)的平面。
在本發(fā)明最優(yōu)選的實(shí)施方案中，可擠壓部件是可壓縮彈簧，其在被壓縮之后還能夠膨脹，以在停止來(lái)自模塊的氣流進(jìn)入分離設(shè)備之后將閥門(mén)組件移動(dòng)進(jìn)入正常開(kāi)放的位置。
在本發(fā)明的某些結(jié)構(gòu)中，可擠壓部件被支撐以對(duì)抗在多孔或穿孔支撐表面上的軸運(yùn)動(dòng)，該表面被連接來(lái)對(duì)抗分離設(shè)備中軸運(yùn)動(dòng)并且包括與閥桿軸向?qū)?zhǔn)的通道。制動(dòng)部件連接到閥桿，并且可以與閥桿軸向運(yùn)動(dòng)，用于在安全隔膜破裂之后接合并且擠壓該可擠壓部件。
本發(fā)明采用可擠壓部件以正常地將閥門(mén)組件維持在開(kāi)放條件的實(shí)施方案可用于通常連接ITM氧氣模塊使用的單一模塊分離設(shè)備，和/或用于通常連接ITM合成氣模塊使用的新鮮氣體和/或廢氣模塊分離設(shè)備之一或兩者。
附圖簡(jiǎn)述將通過(guò)參考附圖的實(shí)施例描述本發(fā)明，其中附圖1是根據(jù)本發(fā)明模塊分離設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方案的示意圖；附圖2是根據(jù)本發(fā)明模塊分離設(shè)備的備選實(shí)施方案的示意圖；附圖3是根據(jù)本發(fā)明模塊分離設(shè)備的另一實(shí)施方案的示意圖；附圖4是相似于附圖1所述的模塊分離設(shè)備的示意圖，但是采用更加優(yōu)選的閥門(mén)系統(tǒng)；附圖5是相似于附圖2的模塊分離設(shè)備的示意圖，但是采用附圖4所述更加優(yōu)選的閥門(mén)系統(tǒng)；附圖6是相似于附圖3的模塊分離設(shè)備的示意圖，但是采用附圖4所述更加優(yōu)選的閥門(mén)系統(tǒng)。
發(fā)明詳述參考附圖1，闡述了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的模塊分離設(shè)備10。采用該模塊分離設(shè)備來(lái)接收從離子傳輸膜件(ITM)氧氣模塊12擴(kuò)散的氧氣。示例性ITM氧氣模塊公開(kāi)于美國(guó)專利5681373中，由此將其主題通過(guò)參考全文引入。如之前討論的那樣，ITM氧氣模塊也記載于Taylor等的美國(guó)專利5681373中。該后一專利之前已被引入本文作為參考。
從ITM模塊12擴(kuò)散的氧氣是從含氧氣體(例如空氣)除去的純化氧氣，含氧氣體最初被引導(dǎo)進(jìn)入模塊的膜件單元16之間提供的通道14。膜件單元16包括致密、混和傳導(dǎo)氧化物層，氧氣擴(kuò)散通過(guò)其中。擴(kuò)散氧氣，即純化氧氣，被引導(dǎo)出模塊12，通過(guò)陶瓷堆積歧管(manifold)18和陶瓷-金屬密封20進(jìn)入模塊分離設(shè)備10的入口22。
仍參考附圖1，模塊分離設(shè)備10包括接收擴(kuò)散氧氣用的入口通道22下游的出口通道26。任選地，出口通道26可包括限流孔28，氧氣在進(jìn)入氧氣收集集管或壓力通風(fēng)設(shè)備(plenum)30之前流過(guò)限流孔。若需要的話，設(shè)計(jì)限流孔28以在來(lái)自模塊12的氣流增加，例如泄漏，的情形下提供充分的背壓以增加作用于安全隔膜(以下詳細(xì)描述)的壓力至高于模塊12正常操作期間的壓力值。ITM氧氣模塊12的故障產(chǎn)生的較高壓力將破裂安全隔膜從而分離模塊，其隨后將在本申請(qǐng)中詳細(xì)討論。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備30通常與一個(gè)或多個(gè)額外串連或并聯(lián)的ITM氧氣模塊相連，從而擴(kuò)散氧氣從所有的模塊流入并且通過(guò)共用的氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備30。
本發(fā)明獨(dú)特的特征在于結(jié)構(gòu)和形成模塊分離設(shè)備10一部分的模塊分離閥門(mén)40。設(shè)計(jì)閥門(mén)40以允許在開(kāi)放條件下，氧氣從入口通道22擴(kuò)散流動(dòng)通過(guò)出口通道26，并且防止在關(guān)閉條件下，氧氣擴(kuò)散流動(dòng)到出口通道。
模塊分離閥門(mén)40包括閥座42、在其一端包括閥部件46的閥桿44、以及安全隔膜48，隔膜具有接合閥桿44的相反端52的第一表面50。安全隔膜48包括通過(guò)導(dǎo)管58與低壓集管56流體連通的第二表面54。若需要的話，在鄰接安全隔膜48的閥桿44周圍可任選提供熱絕緣材料60。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)采用熱絕緣材料60時(shí)，該材料是多孔材料，例如氧化鋁纖維，從而允許當(dāng)模塊分離閥門(mén)40處于開(kāi)放條件時(shí)，通過(guò)入口22流入模塊分離設(shè)備10的滲透氧氣與安全隔膜48的第一表面50的流體連通。通過(guò)附圖1中的箭頭示意性地表示氧氣擴(kuò)散流動(dòng)。
應(yīng)當(dāng)指出陶瓷-金屬密封20的具體結(jié)構(gòu)并未構(gòu)成對(duì)本發(fā)明最寬方面的限制。本發(fā)明中可用的示例性陶瓷-金屬密封記載于美國(guó)專利6302402中，由此將其主題通過(guò)參考引入。
在所闡述的實(shí)施方案中，閥部件46是球狀閥門(mén)形式，然而，其它線性作用閥門(mén)類型，例如閘式閥、傾斜閥等在本發(fā)明中同樣有效工作。本發(fā)明中可用的示例性閥門(mén)類型公開(kāi)于標(biāo)準(zhǔn)文獻(xiàn)中，例如Perry’sHandbook of Chemical Engineering，Chapter 10。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到需要選擇用來(lái)構(gòu)造模塊分離閥門(mén)40的材料以與熱氧氣產(chǎn)品流體用途相匹配。示例性的材料是鎳超合金，例如Haynes 214或Haynes 230，由HaynesInternational of Kokomo，Indiana銷售。備選地，閥門(mén)構(gòu)件可由結(jié)構(gòu)陶瓷例如氧化鋁、碳化硅或氮化硅構(gòu)成。
需要設(shè)計(jì)安全隔膜48用于在本系統(tǒng)應(yīng)用溫度下適當(dāng)操作。隔膜48或者可以暴露于氧氣工藝流體操作溫度，或者可以與工藝流體隔離，例如通過(guò)采用隔離材料60，且由此在較低溫度下操作。
已描述了模塊分離設(shè)備10中元件的結(jié)構(gòu)布置，現(xiàn)在將描述設(shè)備運(yùn)作以將模塊12與其它通過(guò)一個(gè)或多個(gè)共用集管(例如氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備30)連接到該模塊分離設(shè)備10的其它模塊分離的方式。
在擾動(dòng)條件下，例如當(dāng)在ITM模塊12中形成大規(guī)模泄漏時(shí)，離開(kāi)模塊進(jìn)入模塊分離設(shè)備10的入口通道22的流動(dòng)增加。由于模塊分離設(shè)備10和氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備或集管30的抗流動(dòng)性，模塊12內(nèi)的壓力也將增加。若在模塊12和氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備或集管30之間采用限流器(例如限流孔28)，則模塊12內(nèi)的壓力將進(jìn)一步增加。該壓力增加被傳輸通過(guò)分離設(shè)備10，對(duì)抗安全隔膜48的第一表面50。導(dǎo)致安全隔膜48過(guò)壓條件的該壓力增加將引起隔膜破裂或爆裂。當(dāng)安全隔膜破裂時(shí)，其不再支撐閥桿44的底端52，并且閥桿將在重力、閥部件上的壓降、以及在某些閥門(mén)類型例如球心閥情況下閥部件46周圍氣體的粘滯曳力作用下下降。在此后一位置，閥部件46倚靠閥座42以關(guān)閉閥門(mén)40并且阻止氣體從ITM氧氣模塊12進(jìn)入氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備30。這引起閥部件46上游側(cè)上的壓力進(jìn)一步增加到高壓氣體壓力，其進(jìn)一步幫助維持閥部件46和閥座42之間的良好密封。
一旦閥部件46倚靠閥座42，氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備或集管30則與泄漏隔離，從而防止了純化氧氣被失效模塊12的污染。
在所闡述的實(shí)施方案中，其中低壓集管56是與氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備或集管30分離的集管，期望導(dǎo)管58中的止回閥，示意性地由62所示，來(lái)防止安全隔膜48失效之后，氣體從低壓集管56回流進(jìn)入擴(kuò)散(permeate)氧氣壓力通風(fēng)設(shè)備30。即，止回閥62避免來(lái)自集管56的低壓氣體流動(dòng)通過(guò)破裂隔膜48中的開(kāi)口并且通過(guò)分離設(shè)備10的出口通道26進(jìn)入氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備30。
參考附圖2，描述了模塊分離設(shè)備100，其包括很多與模塊分離設(shè)備10中采用的元件相同的元件。與模塊分離設(shè)備10中的元件相同的模塊分離設(shè)備100中的元件由相同數(shù)字表示，并且具有后綴“A”。僅需指出附圖2中公開(kāi)的模塊分離設(shè)備100以上述有關(guān)附圖1中公開(kāi)的模塊分離設(shè)備10相同的方式，接收來(lái)自離子傳輸膜件模塊12A的擴(kuò)散氧氣。
模塊分離設(shè)備100和模塊分離設(shè)備10之間唯一的差別是提供模塊分離設(shè)備100的低壓集管56A以連通安全隔膜48A的第二表面54A的方式。具體而言，模塊分離設(shè)備100中，布置氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備或集管30A以使得與破裂隔膜48A的第二表面54A通過(guò)任何所需構(gòu)型的導(dǎo)管102直接連通，借此通過(guò)限流孔28A進(jìn)入壓力通風(fēng)設(shè)備30A的低壓氧氣流也構(gòu)成與破裂隔膜48A的第二表面54A連通的低壓氧氣。由此，氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備30A實(shí)際上用作模塊分離設(shè)備100中的低壓集管。通過(guò)采用該后一布置，保證了氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備30A中的氧氣純度，且不需要為了防止低壓氣體通過(guò)破裂隔膜48A回流進(jìn)入氧氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備30A而提供類似于模塊分離設(shè)備10中采用的止回閥62的止回閥。因?yàn)槟軌蛞苑捶较蛄鬟^(guò)破裂隔膜48A的氣體實(shí)際上與氧氣收集壓力通分設(shè)備30A中收集的純化氧氣相同，所以不需要這種止回閥。
現(xiàn)在參考附圖3，一對(duì)模塊分離設(shè)備200和300分別在進(jìn)入模塊的空氣進(jìn)料管線和流出模塊的廢氣管線上與ITM合成氣模塊12B連接。模塊分離設(shè)備200、300中與模塊分離設(shè)備10中的組成部分操作方式相同的組成部分將引用相同數(shù)字，但是分別具有后綴“B”和“C”。ITM合成氣模塊的操作在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的，且其具體結(jié)構(gòu)并未構(gòu)成對(duì)本發(fā)明最寬廣方面的限制。在ITM合成氣模塊12B的操作期間，高壓合成氣體例如甲烷或其它輕質(zhì)烴氣被引導(dǎo)通過(guò)模塊12的通道14B，且與從進(jìn)入模塊的空氣中提取的滲透(permeate)氧氣結(jié)合從而形成合成氣。
在以下討論中，模塊分離設(shè)備200有時(shí)候被稱為“新鮮氣體分離設(shè)備”，“新鮮空氣分離設(shè)備”或具有相似含義的詞語(yǔ)，且模塊分離設(shè)備300有時(shí)候被稱為“廢氣分離設(shè)備”，“廢空氣分離設(shè)備”，“流出物分離設(shè)備”或具有相似含義的詞語(yǔ)。盡管以下說(shuō)明描述了優(yōu)選的實(shí)施方案，其中新鮮含氧氣體是空氣，但是根據(jù)本發(fā)明最寬廣的方面，也可采用其它含氧氣體。
在所闡述的實(shí)施方案中，新鮮空氣進(jìn)料集管202接收新鮮空氣以待引導(dǎo)進(jìn)入ITM合成氣模塊12B。該新鮮空氣進(jìn)料被引導(dǎo)通過(guò)任選的限流孔204進(jìn)入新鮮空氣分離設(shè)備200，隨后通過(guò)設(shè)備出口管道206。出口管道206與模塊12B的空氣進(jìn)料入口208連通?？諝膺M(jìn)料入口208具有陶瓷管道或者管路，其與連接于陶瓷-金屬密封212的外部陶瓷管道或管路210同心。通過(guò)該外部管道210，廢氣(例如在ITM合成氣模塊12B中已經(jīng)除去氧離子的氣體)被引導(dǎo)進(jìn)入廢氣分離設(shè)備300。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到除了被分離設(shè)備300分離的氣體是將其氧氣提供給合成氣的廢氣(與通過(guò)ITM氧氣模塊12從空氣中除去的純氧相反)以外，廢氣模塊分離設(shè)備300的結(jié)構(gòu)和操作與附圖1中所示出的氧氣擴(kuò)散分離設(shè)備10的結(jié)構(gòu)和操作完全相同，然而，該模塊分離設(shè)備300的結(jié)構(gòu)特征和操作在其它方面與以上有關(guān)模塊分離設(shè)備所述的完全相同。
如上所指出，進(jìn)入模塊12B的空氣進(jìn)料和從模塊流出的廢空氣分別通過(guò)同心的陶瓷管208、210連接于模塊。這些管路均通過(guò)陶瓷-金屬密封212連接于金屬管。
仍參考附圖3，模塊分離設(shè)備200采用模塊分離閥門(mén)40B，在陶瓷-金屬密封212的上游用于空氣進(jìn)料部分(leg)。模塊分離設(shè)備300采用模塊分離閥門(mén)40C用于從模塊12B流出的廢空氣，在陶瓷-金屬密封212的下游用于廢空氣流出物部分。用箭頭214表示新鮮空氣進(jìn)料進(jìn)入模塊12B的內(nèi)同心管208的流動(dòng)，用箭頭216表示廢棄流出物離開(kāi)模塊12B的流動(dòng)。
在正常操作期間，模塊分離閥門(mén)40B、40C均打開(kāi)。空氣進(jìn)料從空氣進(jìn)料集管202通過(guò)任選的限流孔204，通過(guò)空氣進(jìn)料模塊分離閥門(mén)40B并且通過(guò)與空氣進(jìn)料入口208連通的出口管道206流入ITM合成氣模塊12B。
離開(kāi)模塊12B的廢空氣(如箭頭216所示)通過(guò)廢空氣分離設(shè)備300的廢空氣模塊分離閥門(mén)40C，通過(guò)任選的限流孔28C且流入廢空氣集管或壓力通風(fēng)設(shè)備30C。如果需要，設(shè)計(jì)限流孔28C、204以在來(lái)自模塊12B的氣流增加，例如泄漏，的情形下分別在分離設(shè)備300、200中提供充分的背壓以在模塊分離設(shè)備200、300二者中將作用于安全隔膜48B、48C的壓力增加至充分高于穩(wěn)定狀態(tài)操作條件下的壓力值。
如附圖1和2中所示的實(shí)施方案，模塊分離設(shè)備200、300中模塊分離閥門(mén)40B、40C的閥桿44B、44C分別機(jī)械地連接安全隔膜48B和48C的第一表面50B、50C。在所闡述的實(shí)施方案中，通過(guò)分別實(shí)際上支撐閥桿44B、44C的末端52B、52C的安全隔膜48B、48C的第一表面50B、50C產(chǎn)生機(jī)械連接。
在模塊12B發(fā)生故障，導(dǎo)致合成氣分別通過(guò)內(nèi)和外同心管208和210回流的情形下，高壓回流引起安全隔膜48B、48C破裂，導(dǎo)致模塊分離設(shè)備200、300中各自的模塊分離閥門(mén)40B、40C關(guān)閉。這將防止廢空氣流出物和新鮮空氣進(jìn)料被合成氣污染。
如同在之前描述的實(shí)施方案中，分別在新鮮空氣分離設(shè)備200和廢空氣分離設(shè)備300中的安全隔膜48B、48C的第二表面54B、54C分別與低壓集管56B、56C充分連通。在附圖3闡述的實(shí)施方案中，低壓集管56B、56C與進(jìn)入模塊分離設(shè)備200的新鮮空氣進(jìn)料集管202和模塊分離設(shè)備300的廢空氣或流出物收集壓力通風(fēng)設(shè)備30C分離。在這種布置中，理想的是以上述有關(guān)附圖1中闡述的模塊分離設(shè)備10的相同方式，在連接低壓集管56B、56C與安全隔膜48B、48C的第二表面54B、54C的管道58B、58C中采用止回閥62B、62C。具體而言，這些止回閥62B、62C將分別防止氣體從低壓集管56B、56C流入新鮮空氣分離設(shè)備200的空氣進(jìn)料集管202和廢棄空氣分離設(shè)備300的廢棄空氣集管30C。
仍參考附圖3，以備選的、且更加優(yōu)選的布置，將空氣進(jìn)料集管202用作與新鮮空氣模塊分離設(shè)備200中安全隔膜48B的第二表面54B連通的低壓集管，且流出物壓力通風(fēng)設(shè)備或集管30C用作與在廢棄空氣分離設(shè)備300中安全隔膜48C的第二表面54C連通的低壓集管。這通過(guò)采用與附圖2中所示的模塊分離設(shè)備100中采用的管道102相同的方式，提供分別將空氣進(jìn)料集管202和流出物空氣集管30C與各自的破裂隔膜48B、48C的第二表面54B、54C下面的區(qū)域連通而獲得。通過(guò)采用該后一布置，不需要為了防止氣體從安全隔膜48B、48C下面的低壓區(qū)域流出分別進(jìn)入模塊分離設(shè)備200和300的空氣進(jìn)料集管202和廢棄空氣集管30C而提供任何止回閥，模塊分離設(shè)備200中的低壓區(qū)域56B將保持與空氣進(jìn)料集管202相同的空氣供料，且模塊分離設(shè)備300中的低壓區(qū)域56C將含有與該模塊分離設(shè)備的廢棄空氣集管30C中相同的流出物。
通過(guò)簡(jiǎn)述，并且仍參考附圖3，由于模塊12B失效產(chǎn)生的合成氣的回流將引起模塊分離設(shè)備200和300中顯著的壓力上升，從而引起該處的安全隔膜48B、48C破裂并且相應(yīng)的模塊分離閥門(mén)40B、40C關(guān)閉，其方式與有關(guān)附圖1中所示模塊分離設(shè)備10和附圖2中所示的模塊分離設(shè)備100所記載的相似。閥門(mén)40B、40C的關(guān)閉將來(lái)自受損模塊12B的不合需要的合成氣回流隔離，避免進(jìn)入分離設(shè)備200的新鮮空氣進(jìn)料或離開(kāi)分離設(shè)備300的流出物。
參考附圖4-6，描述了分別相似于模塊分離設(shè)備10、100、200和300的模塊分離設(shè)備。在附圖4-6中描述的實(shí)施方案代表了最優(yōu)選的實(shí)施方案并且克服了附圖1-3所闡述的實(shí)施方案中可能存在的問(wèn)題。
具體而言，在附圖1-3中描述的實(shí)施方案中，破裂隔膜構(gòu)成所述模塊分離閥門(mén)40、40A、40B和40C的一部分，并且在所公開(kāi)的實(shí)施方案中，實(shí)際上接合了其各自的閥桿44、44A、44B和44C的低端從而正常地將分離閥門(mén)偏壓到其開(kāi)放條件。
已確定在模塊分離設(shè)備10、100、和300的操作中，氣體流動(dòng)對(duì)抗閥部件；尤其是閥部件46、46A和46C，在模塊12、12A或12C的正常操作期間引起閥桿44、44A和44C倚著安全隔膜48、48A和48C振動(dòng)，從而產(chǎn)生那些安全隔膜早期破裂的可能性。換言之，閥桿44、44A和44C分別倚著安全隔膜48、48A和48C的振動(dòng)會(huì)引起那些安全隔膜失效，且從而引起閥部件46、46A和46C倚靠其各自的閥座42、42A和42C，盡管模塊12、12A或12C沒(méi)有出現(xiàn)故障。這顯然是不理想的。
附圖4-6公開(kāi)了模塊分離設(shè)備，除了模塊分離閥門(mén)的結(jié)構(gòu)以外，該設(shè)備分別與模塊分離設(shè)備10、100、200和300完全相同。具體而言，在附圖1-3所示實(shí)施方案中采用的模塊分離閥門(mén)40、40A、40B和40C包括各自的破裂隔膜48、48A、48B和48C作為其組成部分，在附圖4-6所示實(shí)施方案中采用的模塊分離閥門(mén)并未包括破裂隔膜作為其組成部分。事實(shí)上，如下文所解釋的那樣，附圖4-6的實(shí)施方案中闡述的閥門(mén)組件的閥桿完全沒(méi)有接合各自的安全隔膜，并且實(shí)際上在閥門(mén)開(kāi)放和關(guān)閉條件之間的運(yùn)動(dòng)期間，其與安全隔膜間隔。
具體參考附圖4，描述了模塊分離設(shè)備400，以與模塊分離設(shè)備10相同的方式連同離子傳輸膜件氧氣模塊12D使用。與附圖1中闡述的實(shí)施方案中組成部件相同的附圖4闡述的實(shí)施方案的組成元件由相同數(shù)字表示，但具有后綴“D”，且在很多情況下為了簡(jiǎn)明目的，本文將不再詳細(xì)討論。
附圖1中闡述的模塊分離設(shè)備10和附圖4中闡述的模塊分離設(shè)備400之間唯一區(qū)別在于模塊分離設(shè)備400的優(yōu)選實(shí)施方案包括3種額外元件；即固定、穿孔的板402，其連接于模塊分離設(shè)備用于支撐其上的可擠壓部件404，該可擠壓部件404優(yōu)選是支撐于穿孔板402上的彈簧，以及阻塞物或制動(dòng)部件406，其附于閥桿44D并且可隨所述閥桿移動(dòng)。任選地，可視需要提供多孔隔離部件60D以隔離分離設(shè)備400的下游區(qū)域。
如上所述，最優(yōu)選的可擠壓部件404是彈簧，在安全隔膜由于模塊12D的故障破裂之后，當(dāng)用新的安全隔膜48D修復(fù)模塊分離設(shè)備400時(shí)，其不需要被更換。具體而言，當(dāng)模塊分離設(shè)備400為修復(fù)而被關(guān)閉時(shí)，壓縮彈簧404將回到其正常的、未壓縮狀態(tài)，且由此不需要被更換。優(yōu)選的彈簧類型是波形彈簧。
應(yīng)當(dāng)指出，在該實(shí)施方案中，保持閥桿44D的底表面52D不與安全隔膜48D的上表面50D接合，同時(shí)可擠壓部件404反作用于制動(dòng)連接于閥桿的制動(dòng)部件406從而保持模塊分離閥門(mén)40D處于開(kāi)放條件。
在附圖4闡述的本發(fā)明實(shí)施方案中，模塊分離閥門(mén)40D包括閥座42D、在其一端包括閥部件46D的閥桿44D、和可擠壓部件404例如彈簧，該可擠壓部件保持在固定穿孔板402上且可由結(jié)合到閥桿的制動(dòng)部件406壓縮。
仍參考附圖4，在模塊12D發(fā)生故障的情形下，分離設(shè)備400中的壓力將增加到不需要的水平，且設(shè)計(jì)安全隔膜48D在該水平破裂。在隔膜48D破裂之后，作用于閥部件46D的增加的流動(dòng)產(chǎn)生壓差，驅(qū)使制動(dòng)部件406擠壓彈簧404(或其它可擠壓部件)，從而引起閥部件46D倚靠閥座42D，同時(shí)壓縮彈簧或其它可擠壓部件。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，閥桿44D的底端52D維持在其并未移動(dòng)通過(guò)安全隔膜48D占據(jù)的平面的位置。
顯而易見(jiàn)的是，在附圖4闡述的模塊分離設(shè)備400中，通過(guò)ITM氧氣模塊12D正常操作期間的氧氣流動(dòng)施加到閥部件46D的任何振動(dòng)將不會(huì)引起閥桿44D倚著安全隔膜48D振動(dòng)，從而不會(huì)引起該隔膜的早期失效或破裂。
現(xiàn)參考附圖5，其顯示的模塊分離設(shè)備500基本上相似于附圖2中所示的模塊分離設(shè)備100。與附圖2中顯示的模塊分離設(shè)備組成部件相同的附圖5中顯示的模塊分離設(shè)備500的組成部件由相同數(shù)字表示，但具有后綴“E”。為了簡(jiǎn)明目的，本文將不再詳細(xì)描述這些后出現(xiàn)的組成部件。
實(shí)際上，顯而易見(jiàn)的是，附圖5所示的模塊分離設(shè)備500和附圖2中所示模塊分離設(shè)備100之間的區(qū)別在于附圖5實(shí)施方案中的模塊分離閥門(mén)組件40E被修改為附圖4中所示模塊分離設(shè)備400中采用的優(yōu)選形式40D。因此，附圖5所示的模塊分離設(shè)備500中模塊分離閥門(mén)40E的組成部件，其與附圖4中所示模塊分離設(shè)備400中模塊分離閥門(mén)40D的組成部件完全相同，以相同數(shù)字鑒別，但是具有后綴“E”。
通過(guò)簡(jiǎn)單說(shuō)明，在離子傳輸膜件氧氣模塊12E發(fā)生故障使得模塊分離設(shè)備500內(nèi)壓力增加的情形下，增加的壓力直接作用于安全隔膜48E的第一表面50E上以引起安全隔膜破裂。此后，增加的氣流將作用于閥部件46E從而以向下的方向移動(dòng)所述閥部件，以使得閥部件倚靠閥座42E，同時(shí)壓縮波形彈簧404E。如有關(guān)附圖4中公開(kāi)的模塊分離設(shè)備400所述，根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方案最寬廣的方面，該波形彈簧404E可由其它類型的可擠壓部件更換，但是最優(yōu)選可擠壓部件的形式為彈簧，使得在原始安全隔膜由于離子傳輸膜件模塊12E發(fā)生故障而失效之后，在用新的安全隔膜修復(fù)模塊時(shí)，不需要更換彈簧。
參考附圖6，描述了模塊分離設(shè)備600和700，其相似于附圖3中所述的模塊分離設(shè)備200和300，且準(zhǔn)確地提供了與后者的模塊分離設(shè)備相同的功能。而且，附圖3和6中所示的模塊分離設(shè)備之間唯一區(qū)別與分離設(shè)備中采用的模塊分離閥門(mén)的結(jié)構(gòu)相關(guān)。與模塊分離設(shè)備200和300的組成部件相同的模塊分離設(shè)備600和700的組成部件用相同數(shù)字表示，分別具有后綴“F”和“G”。與附圖4所示模塊分離設(shè)備400中的模塊分離閥門(mén)的組成部件相同的模塊分離設(shè)備600和700中的模塊分離閥門(mén)的組成部件由相同的數(shù)字表示，也分別具有后綴“F”和“G”。
僅需指出附圖6中所示連同ITM合成氣模塊使用的模塊分離設(shè)備600、700以與附圖3實(shí)施方案中采用的模塊分離設(shè)備200和300相同的方式工作，不同之處在于分離閥門(mén)的結(jié)構(gòu)和操作方式。具體而言，在模塊分離設(shè)備600和700中，模塊分離閥門(mén)40F和40G均以與模塊分離設(shè)備400中采用的模塊分離閥門(mén)40D相同的方式構(gòu)造，并且以與模塊分離設(shè)備400中相同的方式在開(kāi)放和關(guān)閉位置之間移動(dòng)。
由此，模塊分離閥門(mén)40F和40G實(shí)際上防止了其各自的閥桿44F、44G在各自的模塊分離設(shè)備600和700之間與安全隔膜48F、48G的接合，從而防止這些安全隔膜由于閥桿倚著各自的安全隔膜振動(dòng)(由在各自的模塊分離設(shè)備600和700中正常氣體流動(dòng)引起)而早期失效。
安全隔膜早期破裂的潛在問(wèn)題，其通過(guò)分別在模塊分離設(shè)備600、700中模塊分離閥門(mén)40F、40G的結(jié)構(gòu)得以解決，在用于以模塊分離設(shè)備700的方式工作的模塊分離設(shè)備中是普遍的，其中ITM模塊的正常操作期間，氣流處于逆安全隔膜48G的方向，其也往往是驅(qū)使或振動(dòng)閥桿對(duì)抗安全隔膜的方向。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，通過(guò)模塊分離設(shè)備600和700的新鮮空氣和廢棄空氣的流動(dòng)與通過(guò)附圖3實(shí)施方案中的模塊分離備300和400的新鮮空氣和廢棄空氣的流動(dòng)相同，在安全隔膜48F和48G破裂之后，通過(guò)附圖4中公開(kāi)的模塊分離設(shè)備400中模塊分離閥門(mén)40D移向關(guān)閉位置的相同機(jī)制，模塊分離閥門(mén)40G和40H移向關(guān)閉位置。而且，低壓集管56F和56G可以具有相同構(gòu)造，并且分別采用與模塊分離設(shè)備300和400中低壓集管56C和56D相同的方式。
備選地，可由新鮮空氣進(jìn)料壓力通風(fēng)設(shè)備202F通過(guò)連接管道與安全隔膜48F的底表面連通，且由廢氣空氣進(jìn)料壓力通風(fēng)設(shè)備30G通過(guò)連接管道與安全隔膜48G的底表面連通，連通方式本質(zhì)上與有關(guān)附圖2中所示模塊分離設(shè)備100和附圖5所示的模塊設(shè)備500所述方式相同，從而提供與安全隔膜48F和48G的底表面54F、54G連通的低壓區(qū)域。
當(dāng)采用新鮮空氣進(jìn)料來(lái)提供安全隔膜48F之后的低壓區(qū)域，且采用廢氣空氣來(lái)提供安全隔膜48G之后的低壓區(qū)域時(shí)，就沒(méi)有必要在低壓段中提供止回閥來(lái)防止在安全隔膜48F和48G分別破裂之時(shí)，空氣進(jìn)料集管202中新鮮空氣進(jìn)料的污染或者廢氣空氣收集壓力通風(fēng)設(shè)備30G中廢氣空氣的污染。為何不需要這種止回閥的原因在之前已結(jié)合分離設(shè)備200、300進(jìn)行了解釋；其被改變以提供空氣進(jìn)料壓力通風(fēng)設(shè)備202作為安全隔膜48B之后的低壓區(qū)域，且提供廢氣壓力通風(fēng)設(shè)備30C作為安全隔膜48C之后的低壓區(qū)域。為簡(jiǎn)明的目的，此處不再重復(fù)該解釋。
盡管本文參考某些具體的實(shí)施方案進(jìn)行了闡述和描述，但是本發(fā)明無(wú)意于局限到所示細(xì)節(jié)。相反，在權(quán)利要求范圍和等同范圍內(nèi)可以詳細(xì)地做出各種改變，且不背離本發(fā)明的精神。
權(quán)利要求
1.一種用于分離氣流的氣流分離設(shè)備，該氣流從一個(gè)模塊進(jìn)入通過(guò)一個(gè)或多個(gè)共用集管連接到所述一個(gè)模塊的一個(gè)或多個(gè)其它模塊中，所述氣流分離設(shè)備包括入口通道和出口通道，所述入口通道適于與來(lái)自所述一個(gè)模塊的出口連通以接收來(lái)自所述一個(gè)模塊的氣流，所述出口通道連通用于接收所述氣流的所述入口通道，并且將所述氣體引導(dǎo)出所述分離設(shè)備；模塊分離閥門(mén)，其可以從開(kāi)放條件移動(dòng)到關(guān)閉條件以防止分離設(shè)備中氣壓超出預(yù)定值時(shí)，氣體從入口通道流到出口通道，所述模塊分離閥門(mén)包括安全隔膜，具有第一表面和第二表面，所述第一表面與所述一個(gè)模塊的出口流體連通，同時(shí)所述一個(gè)模塊的出口設(shè)置成與分離設(shè)備的入口通道流體連通，且模塊分離閥門(mén)系統(tǒng)處于允許氣體從所述分離設(shè)備的入口通道流到出口通道的開(kāi)放條件，所述氣體接合并且對(duì)安全隔膜的所述第一表面施加壓力，安全隔膜的所述第二表面與維持在所需低壓的腔室流體連通，當(dāng)在所述安全隔膜上出現(xiàn)預(yù)定壓差時(shí)，所述安全隔膜破裂；閥座，位于所述入口通道和所述出口通道之間；閥桿，具有相對(duì)的第一和第二端，所述第一端與所述安全隔膜的第一表面機(jī)械地連接，且第二端與閥部件偶聯(lián)，所述閥部件與閥座隔開(kāi)，同時(shí)閥桿第一端與安全隔膜機(jī)械連接以允許氣體從入口通道流入出口通道，且也允許當(dāng)入口通道位于于來(lái)自所述一個(gè)模塊的出口流體連通時(shí)，氣流與安全隔膜的第一表面接合；由此在通過(guò)安全隔膜的預(yù)定壓差出現(xiàn)時(shí)，所述隔膜破裂，從而引起閥部件倚靠閥座并且中斷氣體從入口通道流到出口通道以及通過(guò)安全隔膜。
2.權(quán)利要求1的氣流分離設(shè)備，其中閥桿的第一端與所述安全隔膜的第一表面通過(guò)接合所述第一表面而機(jī)械地連接。
3.權(quán)利要求1的氣流分離設(shè)備，其中當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)模塊連接到一起時(shí)，所述出口通道用共用集管連通。
4.權(quán)利要求1的氣流分離設(shè)備，包括出口通道中的限流孔，氣體通過(guò)該出口通道以減少所述孔下游的氣壓。
5.權(quán)利要求4的氣流分離設(shè)備，其中通過(guò)與所述限流孔的下游氣流的流體連通，所述維持在所需低壓的腔室維持在所需低壓。
6.權(quán)利要求1的氣流分離設(shè)備，其中當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)模塊連接到一起時(shí)，維持在所需低壓的所述腔室是共用低壓集管的一部分，當(dāng)處于安全隔膜破裂之后的關(guān)閉條件時(shí)，所述閥門(mén)系統(tǒng)防止氣流通過(guò)破裂隔膜進(jìn)入所述腔室。
7.權(quán)利要求1的氣流分離設(shè)備，其中維持在所需低壓的所述腔室包括該處的低壓氣體。
8.權(quán)利要求7的氣流分離設(shè)備，其中所述低壓氣體與流過(guò)所述出口通道的氣體隔離。
9.權(quán)利要求7的氣流分離設(shè)備，其中所述低壓氣體是通過(guò)所述出口通道中限流孔的氣體。
10.權(quán)利要求1的氣流分離設(shè)備，包括密封件，其適于連接到離子傳輸膜件模塊以允許氣體從所述離子傳輸膜件模塊流入所述流動(dòng)分離設(shè)備的入口通道。
11.權(quán)利要求1的氣流分離設(shè)備，包括密封件，其適于連接到離子傳輸膜件模塊，采用的該離子傳輸膜件模塊類型用于將氧氣從含氧氣體分離并且引導(dǎo)氧氣進(jìn)入氣流分離設(shè)備的入口通道。
12.權(quán)利要求1的氣流分離設(shè)備，包括密封件，其適于連接到離子傳輸膜件模塊，采用的該離子傳輸膜件模塊類型用于產(chǎn)生合成氣，所述氣流分離設(shè)備是廢氣分離設(shè)備，且所述廢氣分離設(shè)備的入口通道與離開(kāi)所述模塊的廢氣連通。
13.權(quán)利要求12的氣流分離設(shè)備，組合了第二新鮮氣體分離設(shè)備，該設(shè)備具有接收含氧氣體的入口通道，所述入口通道下游的用于所述含氧氣體的出口通道，所述新鮮氣體分離設(shè)備的所述出口通道適于連通離子傳輸膜件模塊的含氧氣體入口，以允許含氧氣體被引導(dǎo)進(jìn)入且通過(guò)該模塊從而提供產(chǎn)生合成氣的氧離子；所述新鮮氣體分離設(shè)備中的模塊分離閥門(mén)可以從開(kāi)放條件移動(dòng)到關(guān)閉條件，以防止當(dāng)由所述回流引起的背壓超出預(yù)定水平時(shí)，合成氣體從離子傳輸膜件模塊回流進(jìn)入所述新鮮氣體分離設(shè)備的入口通道，在所述新鮮氣體分離設(shè)備中的所述模塊分離閥門(mén)包括具有第一和第二表面的安全隔膜，當(dāng)所述第二分離設(shè)備中的所述模塊分離閥門(mén)處于開(kāi)放條件時(shí)，所述第一表面與離子傳輸膜件的含氧氣體入口和新鮮氣體分離設(shè)備的出口通道流體連通，由此來(lái)自離子傳輸膜件模塊的合成氣的任何回流產(chǎn)生的背壓被直接施加到安全隔膜的所述第一表面，安全隔膜的所述第二表面與維持在所需低壓的腔室流體連通，當(dāng)背壓超過(guò)預(yù)定壓力水平時(shí)，所述安全隔膜破裂；閥座，位于所述第二分離設(shè)備的入口通道和出口通道之間，正常操作期間處于含氧氣流的方向，所述閥座位于所述安全隔膜的下游和所述離子傳輸膜件模塊的所述含氧氣體入口的上游；閥桿，具有相對(duì)的第一和第二端，所述第一端與所述第二分離設(shè)備的所述安全隔膜的第一表面機(jī)械地連接，且第二端與閥部件偶聯(lián)，所述閥部件與閥座間隔，同時(shí)閥桿第一端與安全隔膜機(jī)械連接以允許含氧氣體從所述第二分離設(shè)備入口通道流入所述離子傳輸膜件模塊的含氧氣體入口，并且將離子傳輸膜件模塊的合成氣體的任何回流產(chǎn)生的任何背壓施加到所述第二分離的安全隔膜的第一表面上；由此當(dāng)背壓超過(guò)預(yù)定壓力水平時(shí)，所述第二分離設(shè)備的所述安全隔膜將破裂以引起閥部件倚靠第二分離設(shè)備中的閥座，并且關(guān)閉所述第二分離設(shè)備中模塊分離閥門(mén)，從而防止來(lái)自離子傳輸膜件模塊的合成氣的回流進(jìn)入第二模塊分離設(shè)備的入口通道，并且進(jìn)入維持在所需低壓并且通過(guò)破裂隔膜連通所述第二分離設(shè)備的所述腔室。
14.權(quán)利要求13的組合，其中所述第二分離設(shè)備中的閥桿的所述第一端與所述第二機(jī)架的所述安全隔膜的第一表面通過(guò)接合所述第一表面而機(jī)械地連接。
15.權(quán)利要求13的組合，包括限流孔，含氧氣體從其入口通道進(jìn)入第二分離設(shè)備之前，流過(guò)該限流孔，所述第二分離設(shè)備的入口通道連通所述限流孔上游的含氧氣體壓力通風(fēng)設(shè)備。
16.權(quán)利要求15的組合，其中通過(guò)與來(lái)自所述含氧氣體壓力通風(fēng)設(shè)備的氣體流體連通，連通所述第二分離設(shè)備的安全隔膜且維持在所需低壓的腔室得以維持在所需低壓。
17.權(quán)利要求16的組合，其中通過(guò)與流過(guò)所述廢氣分離設(shè)備的出口通道的廢氣體流體連通，連通廢氣分離設(shè)備的安全隔膜且維持在所需低壓的所述腔室得以維持在所需低壓。
18.權(quán)利要求15的組合，其中通過(guò)獨(dú)立于所述含氧氣流的低壓氣體流體連通，連通所述新鮮氣體分離設(shè)備安全隔膜且維持在所需低壓的所述腔室得以維持在所需低壓。
19.權(quán)利要求13的組合，其中當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)模塊連接到一起時(shí)，連通所述新鮮氣體分離設(shè)備的安全隔膜且維持在所需低壓的所述腔室是共用集管的一部分，當(dāng)處于安全隔膜破裂之后的關(guān)閉條件時(shí)，所述新鮮氣體分離設(shè)備的所述模塊分離閥門(mén)防止氣流通過(guò)破裂隔膜進(jìn)入連通所述新鮮氣體分離設(shè)備的破裂隔膜的所述腔室。
20.一種氣流分離設(shè)備，用于分離氣流，該氣流從一個(gè)模塊進(jìn)入通過(guò)一個(gè)或多個(gè)共用集管連接到所述一個(gè)模塊的一個(gè)或多個(gè)其它模塊中，所述氣流分離設(shè)備包括入口通道和出口通道，所述入口通道適于與來(lái)自所述一個(gè)模塊的出口連接以接收來(lái)自所述模塊的氣流，所述出口通道連接用于接收所述氣流的所述入口通道，并且將所述氣體引導(dǎo)出所述分離設(shè)備；安全隔膜，其關(guān)閉分離設(shè)備的底端，所述安全隔膜具有相對(duì)的第一和第二表面；所述安全隔膜下游的低壓腔室，且連通所述隔膜的第二表面；模塊分離閥門(mén)，其可以從開(kāi)放條件移動(dòng)到關(guān)閉條件以防止當(dāng)分離設(shè)備中的氣壓超過(guò)預(yù)定水平時(shí)氣體從入口通道流到出口通道，所述安全隔膜的所述第一表面與所述模塊的出口流體連通，同時(shí)所述模塊的出口設(shè)置成與分離設(shè)備的入口通道流體連通，且模塊分離閥門(mén)處于開(kāi)放條件，當(dāng)處于開(kāi)放條件時(shí)，所述模塊分離閥門(mén)允許氣體從所述分離設(shè)備的入口通道流到出口通道，且接合所述安全模塊的第一表面，當(dāng)所述安全模塊的預(yù)定壓差被超出時(shí)，所述安全隔膜破裂；所述閥門(mén)系統(tǒng)包括閥座，位于所述入口通道和所述出口通道之間；閥桿，在其一端具有閥門(mén)部件，當(dāng)閥門(mén)部件與閥座間隔時(shí)，所述模塊分離閥門(mén)處于開(kāi)放條件，當(dāng)閥門(mén)部件依靠閥座時(shí)處于關(guān)閉條件，所述模塊分離閥門(mén)被可擠壓部件正常地偏壓到開(kāi)放條件，且當(dāng)可擠壓部件被壓縮時(shí)處于關(guān)閉條件，當(dāng)所述模塊分離閥門(mén)處于開(kāi)放條件時(shí)，所述閥桿并未與安全隔膜進(jìn)行傳力接觸，在所述安全隔膜破裂之后，通過(guò)氣流對(duì)抗所述閥部件而施加給閥部件的力量壓縮所述可擠壓部件。
21.權(quán)利要求20的氣流分離設(shè)備，其中所述可擠壓部件是彈簧部件。
22.權(quán)利要求20的氣流分離設(shè)備，包括可擠壓部件的固定支撐表面，且包括在其中與閥桿軸向?qū)?zhǔn)的通道，所述可擠壓部件被支撐在所述支撐表面上，且具有與閥桿軸向?qū)?zhǔn)的通道，制動(dòng)部件連接于閥桿，并且可以與閥桿軸向運(yùn)動(dòng)，用于在安全隔膜破裂之后接合并且擠壓該可擠壓部件。
23.權(quán)利要求22的氣流分離設(shè)備，其中所述可擠壓部件是彈簧部件。
24.權(quán)利要求20的氣流分離設(shè)備，其中當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)模塊連接到一起時(shí)，所述機(jī)架的出口通道是共用集管的一部分。
25.權(quán)利要求20的氣流分離設(shè)備，包括出口通道中的限流孔，隨著氣體離開(kāi)所述分離設(shè)備，氣體流過(guò)該出口通道。
26.權(quán)利要求25的氣流分離設(shè)備，其中通過(guò)與流過(guò)所述出口通道的氣體流體連通，維持在所需低壓的所述腔室得以維持在所需低壓。
27.權(quán)利要求20的氣流分離設(shè)備，其中當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)模塊連接到一起時(shí)，維持在所需低壓的所述腔室是共用集管的一部分，當(dāng)處于安全隔膜破裂之后的關(guān)閉條件時(shí)，所述模塊分離閥門(mén)防止氣流通過(guò)破裂隔膜進(jìn)入所述腔室。
28.權(quán)利要求20的氣流分離設(shè)備，其中維持在所需低壓的所述腔室包括其中的低壓氣體。
29.權(quán)利要求28的氣流分離設(shè)備，其中所述低壓氣體與流過(guò)所述出口通道的氣體分離。
30.權(quán)利要求28的氣流分離設(shè)備，其中所述低壓氣體是流過(guò)所述出口通道的氣體。
31.權(quán)利要求20的氣流分離設(shè)備，包括密封件，其適于連接到離子傳輸膜件模塊以允許氣體從所述離子傳輸膜件模塊流入所述氣流分離設(shè)備的入口通道。
32.權(quán)利要20的氣流分離設(shè)備，包括密封件，其適于連接到離子傳輸膜件模塊，采用的該離子傳輸膜件模塊類型用于將氧氣從含氧氣體分離并且引導(dǎo)氧氣進(jìn)入氣流分離設(shè)備的入口通道。
33.權(quán)利要求20的氣流分離設(shè)備，包括密封件，其適于連接到離子傳輸膜件模塊，采用的該離子傳輸膜件模塊類型用于產(chǎn)生合成氣，所述氣流分離設(shè)備是廢氣分離設(shè)備，且所述廢氣分離設(shè)備的入口通道與離開(kāi)所述模塊的廢氣連通。
34.權(quán)利要求33的氣流分離設(shè)備，組合了第二新鮮氣體分離設(shè)備，該設(shè)備具有接收含氧氣體的入口通道，所述入口通道下游的用于所述含氧氣體的出口通道，所述第二分離設(shè)備的所述出口通道適于連通離子傳輸膜件模塊的含氧氣體入口，以允許含氧氣體從第二分離設(shè)備被引導(dǎo)進(jìn)入且通過(guò)離子傳輸膜件模塊從而提供產(chǎn)生合成氣的氧離子；第二安全隔膜，其關(guān)閉第二分離設(shè)備的底端，所述第二安全隔膜具有相對(duì)的第一和第二表面；所述第二安全隔膜下游的低壓腔室，且連通所述第二安全隔膜的第二表面；所述第二分離設(shè)備中的第二模塊分離閥門(mén)，其可以從開(kāi)放條件移動(dòng)到關(guān)閉條件以防止當(dāng)所述回流產(chǎn)生的背壓超過(guò)預(yù)定值時(shí)合成氣體從離子傳輸膜件模塊回流進(jìn)入所述第二分離設(shè)備的入口通道，當(dāng)所述第二模塊分離閥門(mén)處于開(kāi)放條件時(shí)，所述第二安全隔膜的所述第一表面與所述合成氣體的回流連通，且當(dāng)?shù)诙蛛x閥門(mén)處于開(kāi)放條件時(shí)，所述第二分離設(shè)備的入口通道與所述第二分離設(shè)備的入口通道和離子傳輸膜件模塊的含氧氣體入口流體連通，以允許含氧氣體從第二分離設(shè)備被引導(dǎo)進(jìn)入且通過(guò)離子傳輸膜件模塊以提供產(chǎn)生合成氣的氧氣；所述第二模塊分離閥門(mén)包括閥座，位于所述第二分離設(shè)備的所述入口通道和所述出口通道之間；閥桿，在其一端具有閥門(mén)部件，當(dāng)閥門(mén)部件與閥座間隔時(shí)，所述第二模塊分離閥門(mén)處于開(kāi)放條件，當(dāng)閥門(mén)部件依靠閥座時(shí)處于關(guān)閉條件；和可擠壓部件，正常地偏壓到所述第二模塊分離閥門(mén)進(jìn)入開(kāi)放條件，一旦可擠壓部件被壓縮，所述第二閥門(mén)移動(dòng)進(jìn)入關(guān)閉條件，當(dāng)所述第二模塊分離閥門(mén)處于開(kāi)放條件時(shí)，所述閥桿并未與第二安全隔膜進(jìn)行傳力接觸，在所述合成氣的回流使所述第二安全隔膜破裂之后，通過(guò)合成氣回流施加給閥部件的力量壓縮所述可擠壓部件從而關(guān)閉分離閥。
35.權(quán)利要求34的組合，其中所述第二分離閥門(mén)的所述可擠壓部件是彈簧部件。
36.權(quán)利要求34的組合，包括所述第二分離閥門(mén)的可擠壓部件的固定支撐表面，且包括在其中與所述第二分離閥門(mén)的閥桿軸向?qū)?zhǔn)的通道，所述第二分離閥門(mén)的可擠壓部件被支撐在所述支撐表面上，且具有與所述第二閥門(mén)系統(tǒng)的閥桿軸向?qū)?zhǔn)的通道，制動(dòng)部件連接于第二分離閥門(mén)的閥桿，并且可以與閥桿軸向運(yùn)動(dòng)，用于在第二安全隔膜破裂之后接合并且壓縮該可擠壓部件。
37.權(quán)利要求36的組合，其中所述第二分離閥門(mén)的所述可擠壓部件是彈簧部件。
38.權(quán)利要求34的組合，包括限流孔，隨著含氧氣體從其入口通道進(jìn)入新鮮氣體分離設(shè)備，其流過(guò)該限流孔，所述新鮮氣體分離設(shè)備的入口通道連通所述限流孔上游的含氧氣體壓力通風(fēng)設(shè)備。
39.權(quán)利要求38的組合，其中通過(guò)與來(lái)自所述含氧氣體壓力通風(fēng)設(shè)備的氣體流體連通，連通第二安全隔膜的第二表面的低壓腔室得以維持在所需低壓。
40.權(quán)利要求39的組合，其中通過(guò)與流過(guò)所述廢氣分離設(shè)備的出口通道廢氣流體連通，連通廢氣分離設(shè)備的安全隔膜且維持在所需低壓的所述腔室得以維持在所需低壓。
41.權(quán)利要求34的組合，其中通過(guò)與獨(dú)立于進(jìn)入所述第二分離設(shè)備的入口通道的所述含氧氣流的低壓氣體流體連通，連通所述第二分離設(shè)備的第二安全隔膜的第二表面且維持在所需低壓的所述低壓腔室得以維持在所需低壓。
42.權(quán)利要求34的組合，其中當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)模塊連接到一起時(shí)，連通所述第二安全隔膜的第二表面且維持在所需低壓的所述低壓腔室是共用集管的一部分，當(dāng)處于第二安全隔膜破裂之后的關(guān)閉條件時(shí)，所述第二分離設(shè)備的第二分離閥門(mén)防止氣流通過(guò)第二破裂隔膜進(jìn)入連通第二破裂隔膜的第二表面的低壓腔室。
全文摘要
一種氣流分離設(shè)備，包括可從開(kāi)放條件移動(dòng)到關(guān)閉條件的氣流分離閥門(mén)。在一個(gè)實(shí)施方案中的模塊分離閥門(mén)包括當(dāng)模塊分離閥門(mén)處于開(kāi)放條件時(shí)與氣流流體連通的安全隔膜。當(dāng)預(yù)定壓差出現(xiàn)時(shí)，安全隔膜破裂，引起分離閥門(mén)關(guān)閉。在一個(gè)實(shí)施方案中，閥門(mén)與安全隔膜機(jī)械地連接以維持當(dāng)安全隔膜完好的時(shí)候閥門(mén)處于開(kāi)放條件，其允許閥門(mén)在安全隔膜破裂時(shí)移動(dòng)入關(guān)閉條件。在另一個(gè)實(shí)施方案中，可擠壓部件維持閥門(mén)處于開(kāi)放條件，一旦安全隔膜破裂，流經(jīng)閥門(mén)的氣流壓縮該可擠壓部件以關(guān)閉分離閥門(mén)。
文檔編號(hào)B01D53/22GK1978033SQ20061016415
公開(kāi)日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者M·F·卡羅蘭, J·A·庫(kù)克, M·D·布辛斯基 申請(qǐng)人:氣體產(chǎn)品與化學(xué)公司